BAN TOM TAT LUAN VAN

MỞ ĐẦUVào những năm 80 của thế kỷ XX, Hội nghị từ xa đã mở ra mộthướng mới cho thế giới trong việc trao đổi thông tin khi các đối tượngcần giao lưu ở các vị trí khác nhau mà không có khá

MỞ ĐẦU

Vào những năm 80 của thế kỷ XX, Hội nghị từ xa đã mở ra mộthướng mới cho thế giới trong việc trao đổi thông tin khi các đối tượngcần giao lưu ở các vị trí khác nhau mà không có khái niệm về mặt địa lý.Khác với các phương tiện trao đổi thông tin khác như điện thoại, dữ liệu,hội nghị từ xa cho phép mọi người tiếp xúc với nhau, nói chuyện vớinhau thông qua tiếng nói và hình ảnh bằng hình ảnh trực quan Hội nghị

từ xa là một bước phát triển đột phá của công nghệ thông tin và truyềnthông, nó cho phép những người tham dự tại nhiều địa điểm từ nhữngquốc gia khác nhau có thể nhìn thấy và trao đổi trực tiếp với nhau quamàn hình tivi như đang họp trong cùng một hội trường

Hội nghị từ xa có thể ứng dụng cho hội thảo, hội nghị, giaoban, đào tạo, chẩn đoán chức năng bệnh, mổ nội soi từ xa… Thế hệđầu tiên của truyền hình hội nghị được thực hiện qua mạng số đa dịch

vụ ISDN dựa trên tiêu chuẩn H 320 của ITU, thế hệ 2 của truyền hìnhhội nghị ứng dụng cho các máy tính và công nghệ thông tin (CNTT),tuy nhiên vẫn phụ thuộc nhiều vào mạng ISDN và các thiết bịCODEC (mã hoá/giải mã, nén/giải nén) đắt tiền Vào giữa nhữngnăm 90 của thế kỷ trước, thế hệ hội nghị từ xa thứ ba ra đời trên cơ

sở mạng cục bộ (LAN) phát triển rất nhanh và có mặt ở khắp mọi nơitrên thế giới, nhưng vẫn còn nhiều khó khăn trong việc triển khai ứngdụng công nghệ truyền hình cho các nước đang phát triển

Lợi ích của hội nghị từ xa

 Tiết kiệm thời gian di chuyển;

 Tiết kiệm kinh phí;

 Thực hiện cuộc họp trực tuyến giữa nhiều địa điểm khácnhau;

Xuất phát từ vấn đề nêu trên, luận văn “Giải pháp kỹ thuật thích ứng chất lượng thiết bị đầu cuối cho hệ thống hội nghị từ xa”

là đối tượng nghiên cứu với những vấn đề tập trung chủ yếu như sau:

- Tìm hiểu một số chuẩn nghệ mạng cơ bản cho hệ thống hộinghị từ xa

- Tìm hiểu một giải pháp kỹ thuật thích ứng chất lượng cho hệthống hội nghị từ xa

- Xây dựng hệ thống hội nghị từ xa thử nghiệm

CHƯƠNG 1: CÁC VẤN ĐỀ VỀ HỘI NGHỊ TỪ XA

QUA INTERNET 1.1 Thế nào là hội nghị truyền hình?

Hội nghị truyền hình (video conference) là một hệ thống

truyền thông tương tác cho phép người dùng từ nhiều điểm khác nhau

trao đổi hai chiều qua đường âm thanh (audio) và hình ảnh (video)

được truyền tải đồng thời Nó được thực hiện qua việc sử dụng các

microphones dùng để thu sau đó gửi âm thanh từ trạm của ta ra loa,

phát âm thanh nhận được từ các máy ở xa, cameras để thu và truyền

hình ảnh từ máy tính, hiển thị hình ảnh nhận được từ các trạm ở xa

Vai trò của hội nghị truyền hình có thể thực hiện, trong

hai hoàn cảnh sau:

+ Giao tiếp với người cách xa ta về vị trí vật lý, bằng nhiều

hình thức phong phú hơn

+ Truy nhập và giao thiệp với một vị trí có những giới hạn

giàng buộc về vật lý

1.2 Các dạng hội nghị truyền hình

1.2.1 One – to – One (Điểm - Điểm)

1.2.2 One – To – Group (Điểm -Nhóm)

1.2.3 Group – To – Group (Nhóm - Nhóm)

1.2.4 Hội nghị nhiều bên sử dụng MCU

1.3 Một số chuẩn công nghệ mạng cơ bản cho hệ thống hội nghị

từ xa

1.3.1 Chuẩn H.320

Là một bộ các chuẩn định nghĩa cho khả năng hoạt động của

Hội nghị trực tuyến sử dụng công nghệ mạng ISDN Các chuẩn này định

nghĩa quy luật để thiết lập thông tin, chia gói tin, đường truyền đồng bộ

Hình 1.2 Hội nghị truyền hình từ một người dùng đơn đến một hệ

thống nhóm

và bộ ghép kênh ISDN Chuẩn H.320 còn bao gồm các chuẩn mã hóavideo và audio sau:

* Chuẩn mã hóa/giải mã tín hiệu Video

* Chuẩn mã hóa/giải mã tín hiệu Audio

1.3.2 Chuẩn H.324

Bộ chuẩn định nghĩa khả năng của Hội nghị truyền hình hoạtđộng trên mạng POTS (Plain Old Telephone Service), thiết lập các giaothức kiểm soát và dồn kênh giải thông thấp Bộ chuẩn H.324 này gồmcác chuẩn sau:

Tiêu chuẩn H.323 đầu tiên được chính thức công bố và giảiquyết các vấn đề cấp phát đa phương tiện trên cơ sở kỹ thuật LAN.Tuy nhiên, khi mạng Internet và IP trở nên phổ biến, nhiều giao thứctiêu chuẩn RFC và các kỹ thuật đã được phát triển dựa trên một số ýtưởng của H.323

1.3.3.2 Cấu trúc của H.323:

H.323 là một giao thức có cấu trúc gồm 4 thành phần: đầucuối, Gateway, Gatekeeper và đơn vị điều khiển đa điểm MCU(Multipoint Control Unit) Cấu trúc này được mô tả như trong hìnhsau:

1.3.3.3 Chồng giao thức H.323:

Hình 1.6 Chồng giao thức H.323 1.3.3.4 Hoạt động của H.323:

Giao thức H.323 bao gồm nhiều hoạt động để hỗ trợ truyềnthông giữa người dùng và các đầu cuối khác, các gateway và MCU

1.3.3.5 Mô hình mạng cơ bản của H.323:

Hình 1.8 Mô hình H.323 cơ bản thông qua Internet

1.3.4 Giao thức khởi tạo phiên SIP:

1.3.4.1 Tổng quan:

Giao thức khởi tạo phiên (SIP, Session Initiation Protocol)

là một giao thức điều khiển và đã được tiêu chuẩn hóa bởi IETF

Phát hiệnĐăng kíThiết lập kết nốiThay đổi dung lượngThay đổi kênh logicTruyền tảiKết thúc

H.245RAS

(RFC 2543) Nhiệm vụ của nó là thiết lập, hiệu chỉnh và xóa cácphiên làm việc giữa các người dùng Các phiên làm việc cũng có thể

là hội nghị đa phương tiện, cuộc gọi điện thoại điểm-điểm, … SIPđược sử dụng kết hợp với các chuẩn giao thức IETF khác như làSAP, SDP và MGCP (MEGACO) để cung cấp một lĩnh vực rộng hơncho các dịch vụ VoIP Cấu trúc của SIP cũng tương tự với cấu trúcHTTP (giao thức client-server) Nó bao gồm các yêu cầu được gửiđến từ người sử dụng SIP client tới SIP server Server xử lý các yêucầu và đáp ứng đến các client Một thông điệp yêu cầu, cùng với cácthông điệp đáp ứng tạo nên sự thực thi SIP

Nói chung, SIP hỗ trợ các hoạt động chính sau:

+ Định vị trí của người dùng

+ Định media cho phiên làm việc

+ Định sự sẵn sàng của người dùng để tham gia vàomột phiên làm việc

+ Thiết lập cuộc gọi, chuyển cuộc gọi và kết thúc

1.3.4.2 Cấu trúc của SIP:

Một khía cạnh khác biệt của SIP đối với các giao thức xử lýcuộc gọi IP khác là nó không sử dụng bộ điều khiển Gateway Nókhông dùng khái niệm Gateway/bộ điều khiển Gateway nhưng nódựa vào mô hình khách/chủ (client/server)

1.3.4.3 Tổng quan về hoạt động của SIP:

* Địa chỉ SIP:

Địa chỉ của SIP còn được gọi là bộ định vị tài nguyên chungURL (Universal Resource Locator), tồn tại dưới dạng user@host.Phần user trong phần địa chỉ có thể là tên người sử dụng hoặc số điệnthoại Phần host có thể là tên miền hoặc địa chỉ mạng Ví dụ địa chỉSIP :

sử dụng số cổng 5060 nếu URL SIP chỉ định một giao thức (UDPhoặc TCP) thì client tiếp xúc với server sử dụng giao thức đó Nếukhông có giao thức nào được chỉ định hoặc nếu client không hỗ trợUDP nhưng có hỗ trợ TCP thì nó cố gắng dùng TCP Client có gắngtìm một hoặc nhiều địa chỉ server SIP bằng cách truy vấn DNS(Domain Name System) Tiến trình như sau:

+ Nếu phần host của URL SIP là địa chỉ IP, client tiếp xúcvới server ở địa chỉ cho trước Ngược lại nó xử lý bước kế tiếp

+ Client truy vấn server DNS cho địa chỉ phần host củaURL SIP Nếu server DNS không trả về địa chỉ của URL SIP, client

sẽ ngừng vì nó không thể định vị được server

* Sự giao dịch SIP (SIP Transaction):

Khi phần host của URL SIP đã được giải quyết, client gửimột hoặc nhiều yêu cầu SIP đến server và nhận được một hoặc nhiềuđáp ứng từ server Các yêu cầu cùng với các đáp ứng liên hệ với nhautrong hoạt động này tạo thành sự giao dịch SIP Tất cả các đáp ứngchứa cùng các giá trị trong các trường Call-ID, Cseq, To và From.Điều này cho phép các đáp ứng so khớp với các yêu cầu

* Lời mời SIP (SIP Invitation):

Một lời mời SIP thành công bao gồm hai bản tin: bản tinINVITE và theo sau là bản tin ACK Bản tin INVITE yêu cầu người

bị gọi tham gia vào một hội nghị đặc biệt hoặc thiết lập một cuộc đốithoại hai người Sau khi người bị gọi đồng ý tham gia vào cuộc gọi,người gọi xác nhận rằng nó đã nhận được đáp ứng bằng cách gửi bảntin ACK

* Định vị người dùng:

Người bị gọi có thể di chuyển giữa nhiều hệ thống đầu cuốitheo thời gian Các vị trí này có thể đăng kí động với server SIP Mộtserver vị trí có thể trả về nhiều vị trí bởi vì người dùng đăng nhập ởnhiều trạm một cách đồng thời hoặc server vị trí có thông tin khôngchính xác Server SIP kết hợp các kết quả để cung cấp một danh sáchcác vị trí hoặc không có vị trí nào

* Thay đổi một phiên đang tồn tại:

Trong một số trường hợp, người ta mong muốn thay đổi cácthông số của một phiên đang tồn tại Điều này được thực hiện bằngcách phát lại bản tin INVITE, sử dụng cùng Call-ID, nhưng nội dungmới hoặc các trường tiêu đề mang thông tin mới Chẳng hạn, hai đốitác đang trò chuyện và muốn thêm vào một người thứ ba Một tronghai mời người thứ ba với địa chỉ multicast mới và đồng thời gửi bảntin INVITE đến đối tác thứ hai với sự mô tả phiên multicast mới,ngoại trừ số nhận dạng cuộc gọi là cũ

1.3.4.4 Hoạt động chính của SIP:

* Hoạt động của Proxy server:

* Hoạt động của Redirect server:

1.3.4.5 Mô hình liên mạng giữa SIP và H.323:

* Sử dụng kết nối TDM (E1/T1):

* Sử dụng Proxy đa giao thức:

* Sử dụng riêng biệt:

1.4 Một số thiết bị đầu cuối đang được sử dụng

1.4.1 Tổng quan về thiết bị đầu cuối

VCS (Video Conferencing System): Có chức năng chính làthu nhận hình ảnh, âm thanh tại một điểm, mã hóa chúng rồi gửi tớicác điểm còn lại thông qua đường mạng Internet VCS sử dụng mànhình TV, màn hình máy tính hoặc máy chiếu làm thiết bị hiển thị và

có thể sử dụng bất kỳ hệ thống âm thanh nào có sẵn

Các thành phần chính của VCS: Camera (ghi nhận, xử lýhình ảnh), màn hình, loa/micro (thu nhận âm thanh), bộ mã hóa hìnhảnh/âm thanh (audio/video codec), các cổng giao tiếp (gateway,MCU, máy tính và các thiết bị phụ trợ )

1.4.4 CTS MCU 4200

MCU 4200 là thiết bị cầu truyền hình đa phương tiện IPmạnh mẽ, truyền tải hình ảnh và tiếng nói chất lượng cao với giao

diện linh hoạt, dễ sử dụng Sản phẩm này rất lý tưởng cho các doanhnghiệp vừa và nhỏ và thị trường giáo dục.

1.4.5 CTS content server

Với Content Server ta có thể tạo nội dung đa truyền thôngchất lượng cao từ bất kỳ điểm đầu cuối của hội nghị videochuẩn H.323 hoặc SIP Tiếp cận nội dung video theo yêu cầu ởmọi nơi, vào bất kỳ lúc nào từ bất kỳ máy PC nào

1.4.6 CTS IP VCR 2200 Series

Hệ thống ghi, phát lại và truyền (streaming) hội nghị truyềnhình IP hiệu suất cao Tương thích với tất cả đầu cuối của các nhàcung cấp lớn, lý tưởng cho hoạt động đào tạo trong công ty, giao ban,thông báo trên mạng, tin tức, đào tạo từ xa, chữa bệnh từ xa và nhiềuứng dụng khác

1.4.7 CTS IP Gateway

Một giải pháp gateway đổi mới cho phép khách hàng và cácđối tác tìm và kết nối với người mà họ đang tìm kiếm Nó có chế độcài đặt số địa chỉ, trực trả lời tự động và bảng chuyển mạchtiếng/video để phân loại cuộc gọi đến đúng địa chỉ

1.4.10 Vega X5

Đây là thiết bị đầu cuối Hội nghị Truyền hình có hiệu suấtcao, rất lý tưởng cho các phòng Hội nghị Truyền hình có kích thướclớn yêu cầu chất lượng hình ảnh và âm thanh cao Vega Star Goldmang đầy đủ các tính năng của Vega X3 như hỗ trợ H.264 cho mãhóa ảnh, MPEG-4 AAC-LD cho mã hóa âm thanh chất lượng cao,H.239 cho điều khiển đa điểm và H.243 cho Dual-video Ngoài raVega X5 còn có thêm các tính năng ưu việt:

1.4.11 AVC 8500 CODEC

Đây là thiết bị Hội nghị Truyền hình gắn trên giá khôngtích hợp sẵn Camera AVC 8400 thích hợp cho tất cả các kiểu phònghợp khác nhau AVC 8400 cũng mang đầy đủ các các tính năng củaVega Star Gold nhưng linh hoạt hơn, đa dạng hơn như: Cho phép kếtnối với nhiều Camera thông qua nhiều loại kết nối khác nhau, cáccamera có thể được điều khiển từ xa Cung cấp nhiều kết nối âmthanh vào/ra đa dạng phục vụ cho các hội nghị lớn

1.5 Bài toán cần giải quyết:

Khi nhu cầu hội thảo ngày càng tăng, dữ liệu đa phươngtiện cần truyền với dung lượng lớn đòi hỏi tiêu thụ mức tài nguyênlớn Vậy để đảm bảo được chất lượng dịch vụ thì cần phải có mộtgiải pháp kỹ thuật nhằm thích ứng chất lượng của thiết bị đầu cuốicho hệ thống hội nghị từ xa

CHƯƠNG II: GIẢI PHÁP KỸ THUẬT THÍCH ỨNG CHẤT LƯỢNG THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI CHO HỆ THỐNG HỘI NGHỊ

TỪ XA

2.1 Tổng quan về chất lượng dịch vụ (QoS) trên Internet

2.1.1 Định nghĩa về chất lượng dịch vụ (QoS)

Chất lượng dịch vụ (QoS) là một tập hợp các công nghệquản lý lưu lượng mạng một cách hiệu quả chi phí để nâng cao kinhnghiệm người sử dụng cho nhà riêng và môi trường doanh nghiệp.QoS công nghệ cho phép đo băng thông, phát hiện thay đổi điều kiệnmạng (chẳng hạn như tắc nghẽn hoặc sẵn có của băng thông), và ưutiên hoặc điều chỉnh lưu lượng

2.1.2.1 Phân lớp dịch vụ IntServ

IntServ định nghĩa hai lớp dịch vụ là dịch vụ đảm bảo vàdịch vụ kiểm soát tải Các dịch vụ này có thể yêu cầu thông quaRSVP

loại thông tin gói tin bao gồm địa chỉ nguồn và địa chỉ đích và sốcổng UDP, cho phép những yêu cầu QoS có được chấp nhận trênmạng hay không RSVP chứa thông tin về Tspec, Rspec và thông tin

về lớp dịch vụ yêu cầu RSVP mang thông tin từ các ứng dụng đếncác thiết bị mạng từ người gửi đến người nhận

Mô hình IntServ có một số nhược điểm như:

 Những thiết bị mạng nằm trên đường gói tin đi qua baogồm cả hệ thống đầu cuối cần phải hỗ trợ giao thứcRSVP và khả năng gửi thông báo yêu cầu QoS

 Thông tin về trạng thái cho việc đặt trước tài nguyên cầnđược duy trì trên mỗi thiết bị mạng nơi gói tin chuyểnqua

 Đặt trước tài nguyên trên mỗi thiết bị thông qua cácđường truyền đồng nghĩa với việc thiết bị cần được cậpnhật thông tin định kỳ do đó tăng thêm lưu lượng trênmạng nếu gói tin cập nhật bị mất

2.1.3 Dịch vụ phân biệt DiffServ

Mô hình dịch vụ phân biệt DiffServ phân chia lưu lượngvào trong các lớp và gán tài nguyên cho các lớp này Sáu bit điểm mãdịch vụ phân biệt (DSCP) đánh dấu lớp của gói tin trong tiêu đề IP.DSCP nằm trong trường ToS của gói tin IP Sáu bit có thể tạo thành

Bốn PHB chuẩn triển khai trên DiffServ bao gồm:

 PHB mặc định

 PHB chọn lớp

 PHB chuển tiếp nhanh (EF)

 PHB chuyển tiếp tin cậy (AF)

 PHB mặc định

 PHB chọn lớp

 PHB chuyển tiếp nhanh (EF)

 PHB Chuyển tiếp tin cậy (AF):

Bảng sau cho thấy giá trị DSCP cho mỗi lớp và thứ tự ưutiên loại bỏ gói tin

Ưu tiên loại

Ưu tiên loại

bỏ thấp

(AF11)001010

(AF 21)010010

(AF31)011010

(AF41)100010

Ưu tiên loại

bỏ trung bình

(AF12)001100

(AF22)010100

(AF32)011100

(AF42)100100

Ưu tiên loại

bỏ cao

(AF13)001110

(AF23)010110

(AF33)011110

(AF43)100110

Bảng 2.1 Bảng mã chuyển tiếp tin cậy trên mô hình DiffServ 2.1.3.2 Kiến trúc của dịch vụ DiffServ

Các khu vực triển khai dịch vụ DiffServ (DS) bao gồm mộthoặc nhiều vùng DS Mỗi vùng DS lần lượt được cấu hình sử dụngDSCP và các PHB khác nhau Đường dẫn mà gói tin IP chuyển quacần phải kích hoạt dịch vụ DiffServ Một vùng DS tạo ra các nút DSlối vào, DS bên trong lõi và DS lối ra

2.1.3.3 Cơ chế của dịch vụ DiffServ

Mô hình DiffServ chỉ xác định việc sử dụng của DSCP vàPHB Các PHB chỉ đơn giản mô tả hành vi chuyển tiếp của nút mạngtuân theo dịch vụ DiffServ Mô hình không xác định làm thế nào cácPHB có thể được thực hiện Một loạt khả năng từ lập hàng đợi, ápdụng chính sách, kiểm tra, và kỹ thuật định dạng có thể được sử dụng

để điều chỉnh trạng thái lưu lượng mong muốn và PHB

 Hàng đợi có độ trễ thấp cho PHB AF

 CBWFB và WRED cho PHB AF

 Chính sách lưu lượng cho PHB AF

2.1.4 Modular QoS CLI

“Mudular QoS command-line-interface (MQC)” là một cơchế cung cấp trong phần mềm IOS cho phép cấu hình phân loại gói tinbằng cách sử dụng bảng phân lớp, từ chính sách được cấu hình sử dụngbảng chính sách áp dụng trên các lớp xác định, ứng dụng áp dụng chínhsách này trên giao diện cấu hình sử dụng chính sách dịch vụ

2.2 Một giải pháp kỹ thuật thích nghi QoS của thiết bị đầu cuối cho hệ thống hội nghị từ xa

2.2.1 Kiến trúc hệ thống thích nghi QoS